本發(fā)明涉及基于邊緣檢測的圖像隱寫方法的原理，實(shí)現(xiàn)在公開的通信網(wǎng)絡(luò)中達(dá)到隱秘的傳輸。

背景技術(shù)：

目前的基于邊緣檢測的方法，如Modi et al.(2013)將邊緣檢測方法用于圖像隱寫，它是在邊緣像素點(diǎn)處隱寫2位信息，從單通道的角度上來說提高了隱寫率。如果一幅圖像從三個(gè)通道上進(jìn)行隱寫，接收方接收到隱寫圖像后進(jìn)行邊緣檢測，與原始載體圖像進(jìn)行邊緣檢測會有所不同，因此無法會付出隱寫圖像。

因此采用一種折中方案，對于一幅彩色圖像中選用一個(gè)通道進(jìn)行邊緣檢測，確定哪些位置用于隱寫2位信息，而剩下的2個(gè)通道用來進(jìn)行圖像隱寫，因此整體上，圖像隱寫率就降低了。對于彩色圖像而言，隱寫率只能達(dá)到0.083bpp，而該方法對灰度圖像而言是無效的。

使用灰度圖像嵌入信息的方法有：將圖像分成若干不重疊的n*n的塊；然后分別計(jì)算水平、垂直和對角線方向的梯度，找出其中最大值，如果最大值大于設(shè)定閾值則認(rèn)為是邊緣塊，否則認(rèn)為非邊緣塊；將圖像按照塊進(jìn)行組合，其中邊緣塊處設(shè)為1，非邊緣塊設(shè)為0；對于邊緣塊，對當(dāng)前像素以及四鄰域域組成的陰影部分進(jìn)行嵌入。因?yàn)檫吘墮z測算法主要是根據(jù)相鄰像素點(diǎn)的強(qiáng)度關(guān)系得到邊緣結(jié)果，對于相鄰部分只要保持其相鄰節(jié)點(diǎn)之間的梯度值一致就能保證隱寫結(jié)果 和原始載體圖像進(jìn)行邊緣檢測后的結(jié)果保持一致，也就可以用于三個(gè)通道同時(shí)隱寫圖像數(shù)據(jù)了。該方法嵌入規(guī)則較為復(fù)雜，嵌入率不高。

使用隱寫和邊緣作為關(guān)鍵詞，搜索到的相關(guān)專利有67條記錄，經(jīng)過分析，沒有一條跟本申請專利內(nèi)容存在關(guān)聯(lián)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專利針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于邊緣檢測的灰度圖像隱寫方法，以解決在公開的通信信道中安全的傳輸。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案分成兩部分，主要如下：

一種基于邊緣檢測的灰度圖像隱寫方法，預(yù)先實(shí)現(xiàn)對機(jī)密信息的隱藏，選擇一幅大小為m×n的灰度圖像I，為了進(jìn)一步提高安全性可以通過某種加密機(jī)制得到的秘密信息二進(jìn)制流序列S，所述方法步驟包括：

步驟一：機(jī)密信息的編碼。

計(jì)算機(jī)以字節(jié)碼的形式讀取需要隱藏的機(jī)密文件，得到未加密的字節(jié)碼序列；

對未加密的字節(jié)碼序列采用某種加密機(jī)制，獲取加密后的字節(jié)碼序列，然后通過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換加密字節(jié)碼序列為二進(jìn)制序列S。

步驟二：邊緣檢測算法提取輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列。

預(yù)先獲取灰度圖像每一位像素值的高6位信息，構(gòu)成新的灰度圖像I_N；

由灰度圖像I_N調(diào)用邊緣檢測算法把圖像I的像素點(diǎn)分成兩類序 列，分別是輪廓部位序列P_o與非輪廓部位序列P_z，也就是把圖像_I二值化，1代表輪廓部位，0代表非輪廓部位；

劃分之后，輪廓與非輪廓部位的像素點(diǎn)序列可以表示成P_o＝o₁o₂L o_n，P_z＝z₁z₂L z_n。

步驟三：根據(jù)輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列對二進(jìn)制序列進(jìn)行劃分。

根據(jù)輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的長度對二進(jìn)制序列劃分，劃分的二進(jìn)制分成兩部分，對應(yīng)的長度不能超過輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的長度；

在劃分之前，需要把待嵌入的二進(jìn)制序列長度與機(jī)密文件的后綴名轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制序列一并嵌入，長度與機(jī)密文件的后綴名的嵌入應(yīng)該在輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的特定位置；

添加機(jī)密文件后綴名二進(jìn)制序列與長度二進(jìn)制序列后，最終輪廓與非輪廓部位待嵌入的二進(jìn)制序列為S^O與S^Z。

步驟四：劃分的二進(jìn)制序列S^O與S^Z嵌入輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列P_o與P_z。

按照隨機(jī)最低有效位隱寫算法，預(yù)先分別嵌入后綴名與二進(jìn)制序列長度的二進(jìn)制，嵌入到輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的指定位置；

在輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列未嵌入部分，同樣按照最低有效位隱寫算法批量嵌入機(jī)密信息的二進(jìn)制序列；

嵌入的時(shí)需要滿足：像素點(diǎn)的奇偶性與二進(jìn)制序列的奇偶性匹配，即二進(jìn)制與像素點(diǎn)的奇偶性不一致時(shí)，對像素點(diǎn)進(jìn)行加減1；

當(dāng)像素點(diǎn)的值是介于0到3時(shí)，進(jìn)行隨機(jī)的加減，當(dāng)像素點(diǎn)的值 是0時(shí)，像素點(diǎn)只能進(jìn)行加1，當(dāng)像素點(diǎn)的值是3時(shí)，像素點(diǎn)只能進(jìn)行減1；

對嵌入的兩部分序列按照先前灰度圖像的位置，構(gòu)成二維數(shù)組，寫入隱藏機(jī)密信息的灰度圖像，即載密的灰度圖像I_S。

一種基于邊緣檢測的灰度圖像隱寫方法，從載密灰度圖像I_S提取機(jī)密文件，所述方法步驟包括：

步驟一：載密灰度圖像輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的分區(qū)。

預(yù)先提取載密圖像所有像素點(diǎn)高6位的信息，得到由高6位組成的新灰度圖像I_N，與嵌入方法步驟的新灰度圖像保持一致；

邊緣檢測算法對灰度圖像I_N進(jìn)行邊緣提取，按照邊緣提取的位置劃分I_S為輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列。

步驟二：從劃分的像素點(diǎn)序列中提取二進(jìn)制序列。

在輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的特定位置，通過奇偶性判斷獲取長度二進(jìn)制序列與文件后綴名二進(jìn)制序列，再由編碼轉(zhuǎn)換得到輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列嵌入的二進(jìn)制序列的長度與文件后綴名；

通過上面獲取的二進(jìn)制序列長度值，分別判斷輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列指定長度的奇偶性，獲取嵌入的二進(jìn)制序列，再把兩部分的二進(jìn)制序列組合在一起得到機(jī)密文件的二進(jìn)制序列。

步驟三：二進(jìn)制序列的編碼轉(zhuǎn)換獲取機(jī)密文件。

用上面獲取的二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼，獲得的是未解密的字節(jié)碼序列；

對為解密的字節(jié)碼序列解密過程，需要正確的密碼與嵌入方法步 驟相同的加密機(jī)制。通過解密獲取解密的字節(jié)碼序列，把破譯的字節(jié)碼序列寫成文件，即機(jī)密文件信息。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例機(jī)密文件信息的編碼流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例邊緣檢測算法提取輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列對二進(jìn)制序列的劃分流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例劃分二進(jìn)制序列嵌入輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列流程圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列提取機(jī)密文件加密后的二進(jìn)制序列流程圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例二進(jìn)制序列的編碼轉(zhuǎn)換獲取機(jī)密文件流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述方法步驟、目的和特征能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明實(shí)施例中提供的實(shí)現(xiàn)基于邊緣檢測的灰度圖像的隱寫方法，是針對現(xiàn)有隨機(jī)最低有效位匹配算法的衍生，主要作用是機(jī)密信息在公開通信通道中隱蔽的安全的傳輸。實(shí)現(xiàn)了機(jī)密文件隱藏到灰度圖像，而人眼視覺無法察覺；在以圖像作為隱蔽防護(hù)層的前提下，通過與加密機(jī)制的結(jié)合更難破譯機(jī)密信息；接收方從載密圖像中獲取機(jī) 密文件，必須需要正確的解碼密鑰。

本發(fā)明實(shí)施例將從發(fā)送方與接收方進(jìn)行通信的過程進(jìn)行方法步驟的描述，即本發(fā)明實(shí)施例其主要分成發(fā)送方的加密過程與接收方的解密過程。

參見圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的機(jī)密文件信息的編碼過程，可以包括以下步驟：

步驟101：計(jì)算機(jī)以字節(jié)碼的方式讀取需要隱藏的機(jī)密文件，讀取之后產(chǎn)生的是待加密的字節(jié)碼序列。

步驟102：選擇某種加密機(jī)制，能夠人為的提供加密機(jī)制的密碼，通過加密機(jī)制與密碼對待加密的字節(jié)碼序列進(jìn)行加密，獲取加密后的字節(jié)碼序列。

步驟103：加密后的字節(jié)碼序列不能直接嵌入圖像像素點(diǎn)序列中，需要通過字節(jié)碼轉(zhuǎn)二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制序列，通過轉(zhuǎn)換器獲取待嵌入的二進(jìn)制序列。

參見圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的邊緣檢測算法提取灰度圖像輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列過程，可以包括以下步驟：

步驟201：計(jì)算機(jī)讀取灰度圖像，獲取灰度圖像的像素值為一個(gè)二維數(shù)組，對該二維數(shù)組的每一個(gè)值的高6位進(jìn)行提取，重新構(gòu)建一個(gè)二維數(shù)組，即構(gòu)成新的灰度圖像。

步驟202：對構(gòu)成的灰度圖像進(jìn)行邊緣檢測算法提取，于是獲取到新構(gòu)建灰度圖像經(jīng)過邊緣檢測算法處理的二值化圖像，其中二值化圖像為1的位置即對應(yīng)原灰度圖像的輪廓部位，二值化圖像為0的位 置即對應(yīng)原灰度圖像的非輪廓部位。

步驟203：根據(jù)二值化圖像0和1所在的位置與原灰度圖像像素點(diǎn)對應(yīng)，提取原灰度圖像輪廓與非輪廓部位的像素點(diǎn)，構(gòu)成輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列兩部分。

參見圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列對二進(jìn)制序列的劃分過程，可以包括以下步驟：

步驟301：根據(jù)輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的長度確定二進(jìn)制序列的長度，需要滿足劃分的二進(jìn)制序列不能超過輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的長度，劃分之前需要把文件二進(jìn)制序列長度與后綴名二進(jìn)制序列的特定位置留出來。

步驟302：在讀取機(jī)密文件時(shí)，需要獲取機(jī)密文件的后綴名，把獲取的后綴名傳遞到此處。

步驟303：獲取二進(jìn)制序列長度與文件后綴名之后，接下來就需要對獲取的內(nèi)容用二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換器進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，并分別對輪廓與非輪廓部位待嵌入二進(jìn)制序列的構(gòu)建，即輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列待嵌入的二進(jìn)制序列由文件二進(jìn)制序列長度、后綴名與文件三部分構(gòu)建的二進(jìn)制序列。

參見圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的劃分的二進(jìn)制序列嵌入輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列過程，可以包括以下步驟：

步驟401：取出輪廓或非輪廓部位待嵌入二進(jìn)制序列中一個(gè)比特，以及輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列中一個(gè)像素值，傳入步驟402中，即隨機(jī)LSB匹配隱寫算法中。

步驟402：針對一個(gè)比特與一個(gè)像素值，預(yù)先對兩個(gè)值的奇偶性進(jìn)行判斷，如果兩個(gè)的奇偶性一致，這圖像的像素值不需要改變，如果兩個(gè)的奇偶性不一致，則需要改變。改變的過程：首先需要提取圖像像素值低兩位的信息，即X。如果X的值是介于0到3之間，則通過產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行隨機(jī)加減1，如果X＝0，則圖像像素值只能加1，如果X＝3，則圖像像素值只能減1。

步驟403：按照步驟402所述的要求，對輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列的所有像素點(diǎn)都這樣處理，分別得到嵌入二進(jìn)制序列信息的輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列，最后對兩個(gè)序列進(jìn)行重組成矩陣，寫入載密的灰度圖像。

由上面的方法步驟說明發(fā)送者獲取到載密的灰度圖像，然后通過傳輸信道發(fā)送載密圖像給接收方，接收方得到載密圖像之后需要處理的方法步驟如下：

預(yù)先對載密圖像進(jìn)行邊緣提取，其方法步驟同發(fā)送者嵌入過程的邊緣提取，現(xiàn)在只是對載密的灰度圖像進(jìn)行處理，其過程可以參見圖2。

參見圖5所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列提取機(jī)密文件加密后的二進(jìn)制序列過程，可以包括以下步驟：

步驟501：在邊緣提取劃分好的輪廓與非輪廓像素點(diǎn)序列特定位置，通過奇偶檢驗(yàn)器進(jìn)行奇偶性判斷獲取兩部分嵌入的二進(jìn)制序列的長度與后綴名的二進(jìn)制流，再對獲取的二進(jìn)制流通過轉(zhuǎn)碼器進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼，得到輪廓與非輪廓部位嵌入的二進(jìn)制序列長度值和機(jī)密文件 后綴名字符串。

步驟502：通過上面輪廓與非輪廓部位嵌入的二進(jìn)制序列長度值，根據(jù)輪廓與非輪廓部位獲取的二進(jìn)制序列長度值，進(jìn)行指定長度的奇偶性判斷，獲取輪廓與非輪廓兩部分的二進(jìn)制序列，最后組合獲取的兩部分二進(jìn)制序列，即機(jī)密文件加密后的二進(jìn)制序列。

參見圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的二進(jìn)制序列的編碼轉(zhuǎn)換獲取機(jī)密文件過程，可以包括以下步驟：

步驟601：通過字節(jié)碼轉(zhuǎn)換器對機(jī)密文件的二進(jìn)制序列進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，獲取到機(jī)密文件未解密的字節(jié)碼序列。

步驟602：把未解密的字節(jié)碼序列和解密的密鑰傳入同嵌入過程相同的加密器中，通過加密器的解密機(jī)制對未解密的字節(jié)碼序列進(jìn)行解密，獲取機(jī)密文件的字節(jié)碼序列，最終把字節(jié)碼序列結(jié)合上面獲取的機(jī)密文件后綴名寫入文件，即文件的還原。